From Chemistry Towards Technology Step-By-Step From Chemistry Towards Technology Step-By-Step От химии к технологии шаг за шагом 2782-1900 80969 10.52957/2782-1900-2024-4-4-8-18 Научные статьи Scientific articles Научные статьи Case study on 4-Isopropyl-ortho-xylene production Получение 4-изопропил-орто-ксилола Мазурин Олег Анатольевич Mazurin Oleg Anatolievich Шакун Владимир Андреевич Shakun Vladimir Andreevich shakyh@mail.ru

кандидат химических наук;

candidate of chemical sciences;

 Нестерова Татьяна Николаевна Nesterova Tatiana Nikolaevna

кандидат химических наук;

candidate of chemical sciences;

 Востриков Сергей Владимирович Vostrikov Sergey Vladimirovich

кандидат химических наук;

candidate of chemical sciences;

 Курганова Екатерина Анатольевна Kurganova Ekaterina Anatol'evna kurganovaea@ystu.ru Кошель Георгий Николаевич Koshel Georgy Nikolaevich

доктор химических наук;

doctor of chemical sciences;

 https://orcid.org/0000-0002-0491-7452 Фролов Александр Сергеевич Frolov Aleksandr Sergeevich frolovas@ystu.ru

кандидат химических наук;

candidate of chemical sciences;

 Honeywell Process Solutions Москва Россия Honeywell Process Solutions Moscow Russian Federation Самарский государственный технический университет Samara State Technical University Ярославский государственный технический университет Yaroslavl State Technical University 23 12 2023 23 12 2023 4 4 8 18 03 11 2023 29 11 2023 https://ystu.editorum.ru/en/nauka/article/80969/view

Экспериментально изучена реакция алкилирования о-ксилола пропиленом в условиях кинетического контроля с последующим переалкилированием в условиях термодинамического контроля. Произведен анализ продуктов реакции алкилирования, полученных в кинетическом режиме, а также кинетический анализ и термодинамический анализ процесса переалкилирования. Рассмотрены реакции миграции метильных групп при переалкилировании, дан кинетический анализ этих реакций. Установлено, что оптимальным методом получения 4-изопропил-о-ксилола является проведение процесса в две стадии. Первая представляет собой жидкофазное алкилирование о-ксилола в условиях кинетического контроля при 353 K. Вторая стадия - жидкофазное переалкилирование полученной реакционной массы алкилирования до достижения термодинамического равновесия в диапазоне температур 303 353 K в условиях, обеспечивающих минимальную миграцию метильных групп, то есть при минимальном времени контакта и соотношении алкил /арил- < 0,5 в продуктах реакции.

We have experimentally studied the alkylation reaction of o-xylene with propylene under kinetic control conditions followed by realkylation under thermodynamic control conditions. The paper provides an analysis of the alkylation reaction products obtained under kinetic control as well as kinetic analysis and thermodynamic analysis of the overalkylation process. The authors have considered the methyl group migration reactions during overalkylation and have given kinetic analyses of these reactions. We found that the optimal method for the preparation of 4 isopropyl-o-xylene is to conduct the process in two stages. The first one is a liquid-phase alkylation of o-xylene under kinetic control at 353 K. The second stage is liquid-phase realkylation of the obtained alkylation reaction mass until reaching thermodynamic equilibrium at a temperature range of 303-353 K under certain conditions. These conditions should ensure minimal migration of methyl groups, i.e. with minimum contact time and alkyl-/aryl- < 0.5 ratio in the reaction products.

 алкилирование переалкилирование пропилен сульфокатиониты о-ксилол alkylation realkylation propylene sulphocationics o-xylene

Курганова Е.А., Фролов А.С., Кошель Г.Н., Кабанова В.С. Изучение реакции окисления циклогексилбензола в присутствии растворителей // От химии к технологии шаг за шагом. 2022. Т. 3, вып. 1. С. 21-27. DOI: 10.52957/27821900_2022_01_21. URL: https://doi.org/10.52957/27821900_2022_01_21 Kurganova, E.A., Frolov, A.S., Koshel, G.N. & Kabanova V.S. (2022).The reaction of cyclohexylbenzene oxidation in the presence of solvents, From Chemistry Towards Technology Step-By-Step, 3(1), pp. 21-27. DOI: 10.52957/27821900_2022_01_21 [online]. Available at: https://doi.org/10.52957/27821900_2022_01_21 (accessed 09.09.2023) (in Russian). Нестерова Т.Н., Кошель Г.Н., Румянцева Ю.Б., Курганова Е.А., Востриков С.В., Шакун В.А. Цимолы 1. Современное состояние процессов получения цимолов // Вестник МИТХТ. 2012. Т. 7, № 4. С. 49-53. Nesterova, T.N., Koshel, G.N., Rumyantseva, Y.B., Kurganova, E.A., Vostrikov, S.V. & Shakun, V.A. (2012) Cymols 1. Current state of cymols production processes, Vestnik MITCHT, 7(4), pp. 49-53 (in Russian). Мельников Н.Н., Новожилов К.В, Белан С.Р., Пылова Т.Н. Справочник по пестицидам. M.: Химия, 1985. С. 180-181. Melnikov, N.N., Novozhilov, K.V., Belan, S.R. & Pylova, T.N. (1985) Reference book on pesticides. M.: Khimiya, pp. 180-181 (in Russian). Патент № 2028299 РФ. Способ получения триарилфосфатов / Войтюк Л.П., Ермилина Н.И., Осипова О.В., Суворова А.В., Сурков С.Ю. Опубл. 1995. Voytyuk, L.P., Ermilina, N.I., Osipova, O.V., Suvorova, A.V. & Surkov, S.Yu. (1995) Method of triaryl phosphates preparation. RU 2028299 (in Russian). Патент № 195436 РФ. Способ получения 1,4-диметил-2,5-диизопропилбензола / Бабин Е.П., Гах И.Г., Гах Л. Опубл. 1967. Babin, E.P., Gah, I.G. & Gah, L. (1967) Method of obtaining 1,4-dimethyl-2,5-diisopropylbenzene. RU 195436 (in Russian). Красных Е.Л., Нестерова Т.Н., Рощупкина И.Ю., Пимерзин А.А. Роль энтальпийного и энтропийного факторов в равновесии изомеризации изопропилбензолов, толуолов и ксилолов // Известия вузов. Серия: химия и химическая технология. 1999. Т. 42, № 3. С. 51-56. Krasnykh, E.L., Nesterova, T.N., Roschupkina, I.Yu. & Pimerzin, A.A. (1999) Role of enthalpic and entropic factors in the equilibrium isomerisation of isopropylbenzenes, toluenes and xylenes, Izvestiya vuzov. Seriya: khimiya i khimicheskaya texnologiya, 42(3), pp. 51-56 (in Russian). Нестерова Т.Н., Пимерзин А.А. Красных Е.Л. Роль энтальпийного и энтропийного факторов в равновесии изомеризации изопропил- и циклогексилбензолов // Журнал прикладной химии. 1999. Т. 72, № 4. С. 1779-1785. Nesterova, T.N., Pimerzin, A.A. & Krasnykh, E.L. (1999) Role of enthalpic and entropic factors in the equilibrium isomerisation of isopropyl- and cyclohexylbenzenes, Zhurnal prikladnoj khimii, 72(4), pp. 1779 1785 (in Russian). Patra C.R., Kumar R. Isopropylation of Xylenes Catalyzed by Ultrastable Zeolite Y (USY) and Some Other Solid Acid Catalysts // Journal of Catalysis. 2002. Vol. 212, nо. 2. P. 216-224. URL: https://doi.org/10.1006/jcat.2002.3776. Patra, C.R. & Kumar, R. (2002) Isopropylation of Xylenes Catalyzed by Ultrastable Zeolite Y (USY) and Some Other Solid Acid Catalysts, Journal of Catalysis, 212(2), pp. 216-224 [online]. Available at: https://doi.org/10.1006/jcat.2002.3776 (accessed 09.09.2023). Yadav G.D., Kamble S.B. Alkylation of Xylenes with Isopropyl Alcohol over Acidic Clay Supported Catalysts: Efficacy of 20% w/w Cs2.5H0.5PW12O40/K-10 Clay // Ind. Eng. Chem. Res. 2009. Vol. 48, nо. 21. P. 9383-9393. URL: https://doi.org/10.1021/ie800737v Yadav, G.D. & Kamble, S.B. (2009) Alkylation of Xylenes with Isopropyl Alcohol over Acidic Clay Supported Catalysts: Efficacy of 20% w/w Cs2.5H0.5PW12O40/K-10 Clay, Ind. Eng. Chem. Res., 48(21), pp. 9383-9393 [online]. Available at: https://doi.org/10.1021/ie800737v (accessed 09.09.2023). Patent 5300717 US. Process for the preparation of dixylylpropane / Rohrscheid Fr. Publ. 1994. Rohrscheid, Fr. (1994) Process for the preparation of dixylylpropane. US 5300717. Востриков С.В., Нестерова Т.Н., Кошель Г.Н., Румянцева Ю.Б., Шакун В.А, Курганова Е.А. Цимолы 2. Алкилирование толуола на сульфокатионите Amberlyst 36 Dry // Вестник МИТХТ. 2012. Т. 7, № 5. С. 65-68. Vostrikov, S.V., Nesterova, T.N., Koshel, G.N., Rumyantseva, Y.B., Shakun, V.A. & Kurganova, E.A. (2012) Cimols 2. Alkylation of toluene on Amberlyst 36 Dry sulfocationite, Vestnik MITCHT, 7(5), pp. 65-68 (in Russian). Исаков Я.И., Миначев Х.М., Калинин В.П., Исакова Т.А. Селективное алкилирование ксилолов спиртами на цеолитных катализаторах // Известия Академии наук. Серия химическая. 1996. № 12. С. 2912-2917. URL: https://doi.org/10.1007/BF01430639. Isakov, Ya.I., Minachev, H.M., Kalinin, V.P. & Isakova, T.A. (1996) Selective alkylation of xylenes with alcohols on zeolite catalysts, Izvestiya Akademii nauk. Seriya khimicheskaya, (12), pp. 2912-2917 [online]. Available at: https://doi.org/10.1007/BF01430639 (accessed 09.09.2023) (in Russian).